摘要：为确保电梯设备安全可靠运行，开展电梯状态监测研究具有重要的现实意义，能为电梯安全风险识别和评价提供技术支持。电梯是一个非线性机电耦合系统，其运行过程中往往伴随有机械振动，而振动信号又是一种反映电梯设备运行状态的有效信息载体，因此可通过振动加速度传感器监测电梯机械部件以反映其运行状态，进一步提取反映工况状态变化的最敏感信息作为特征信号，用于电梯早期安全隐患识别和故障诊断。关于电梯振动信号处理方法主要包括两类:(1)传统信号处理方法，包括时域分析、傅里叶变换和相关分析等;(2)现代信号处理方法，包括功率谱密度分析、小波分析、经验模态分解及高阶统计量分析等。目前，在电梯振动测试领域应用最多的是美国PMT公司的EVA-625型振动仪，测试电梯速度、运行距离、加(减)速度、跳动和噪声等数据，结合GB/T10058－2009《电梯技术条件》、GB/T24474－2009《电梯乘用质量测量》和GB/T10059－2009《电梯试验方法》3个标准的技术参数，用于评价电梯轿厢在运行期间乘梯人的舒适感和电梯乘运质量性能。
关键词：电梯运行；振动特性分析；应对方法
引言
目前，电梯已经成为人们生活和出行必不可少的有机组成部分。随着中国工业和城乡建设的现代化不断发展，高层建筑作为民用住宅或者商业办公大楼已在全国各地普及。电梯作为高层建筑密不可分的垂直升降公共专用设备，其智能、安全、舒适的性能提升了人们的出行生活质量。据中国电梯协会统计，中国2017年和2016年分别年产电梯量为67.9万台和77.9万台，目前从全世界来看，中国电梯产销量均达到世界第一。但用户对电梯的舒适感提出了更高的要求，而电梯的舒适感好坏，主要取决于电梯轿厢运行时的振动大小。根据电梯振动的不同部位及部件，振动主要是由机械部件和电气控制方面原因造成，1个或多个环节出现了问题。机械方面包括曳引机及安装、钢丝绳及绳头组合、轿厢拼装、导向装置及安装；电气方面包括电机控制部分等。产生上述振动原因及解决办法如下。
1电梯轿厢引起振动故障
电梯轿厢引起振动故障主要指的是：电梯轿厢的科学化设计能有效保障电梯在使用过程中让乘坐者感受到其舒适性。就目前的电梯轿厢而言，是不能有效确保人性化上的设计体现，使得电梯轿厢在升降运行过程中出现各种不舒适感，电梯轿厢的振动频率来源存在不确定性。在人性化设计方面，电梯轿厢结构设计及防震件设计还存在不合理的地方，使得电梯轿厢整体自重过大，在电梯升降过程中会有更大的惯性出现。电梯升降运行中因速度的不稳定而产生振动问题，导致乘客在电梯轿厢中出现头晕、耳鸣等不舒适性问题。处理措施：通过模型化分析研究，开发设计一种流线型电梯轿厢结构。电梯轿厢采用绝缘的双重壁设计，滑动式密闭型门面板，通过噪音控制，提高电梯的整体的舒适性与安全性，如图2所示。
2电梯振动原理
电梯振动原理主要是指的：电梯系统相对复杂，当电梯进行向上的垂直运动时，钢丝绳传递动力并对轿厢和对重装置产生冲击力，使其开始运动。电梯运行过程中，钢丝绳摆动、曳引机波动和导轨不平整等都会加大电梯垂直运动时的阻力。钢丝绳具有收缩性，容易发生简谐振动，从而对电梯运动产生影响。尤其对于高层高速电梯而言，上述因素的影响更为明显。对于齿轮形式电梯而言，齿轮将产生摩擦，容易出现磨损、啮合不稳等问题，进而导致电梯发生振动，对电梯运行安全性带来不利影响。一般而言，电梯轿厢质量和载荷较大，在垂直向上运动的过程中，曳引绳强度不断变化，因此高速电梯振动时体现出低频响应、惯性大等特点。在电梯开始或结束运行时振动现象明显，主要是由于轿厢、对重运动状态发生变化。曳引式电梯有着安全性高、结构简单等优势，在建筑物中广泛应用，当前这类电梯主要采取2种传动结构形式，分别为单绕和复绕。
为了加深对高速电梯振动规律的了解，需要结合电梯运行特点建立数学分析模型，在明确电梯振动影响因素的情况下，详细分析电梯振动问题。
3电梯运行振动特性分析与应对方法
3.1优化调整电梯系统参数
电梯运行振动特性分析与应对方法之一是优化调整电梯系统参数。为了缓解高层高速电梯振动问题，需要进行电梯系统参数的优化调整，以便减小电梯振动幅度，尽可能提高电梯运行稳定性。由上可知，电梯运行过程中的速度变化将引起振动问题，因此要从多方面着手，探讨维持电梯运行稳定性的对策。由于曳引机运动速度的变化会造成电梯振动，因此电梯振动呈现出一定规律性。为了解决振动问题，在优化电梯系统运行参数时，要考虑曳引机功率大小、钢丝绳刚度等因素，将电梯系统振动频率降到最低程度。另外还要考虑电梯自身频率对振动问题的影响，通过调整固有频率能起到维持电梯稳定运行的作用，即通过改变轿厢质量来控制振动现象。处理电梯振动实际问题时，通常会采取参数优化的方法，能很好服务于电梯良好运行的目标。实验表明，当轿厢和载荷质量增加时，电梯振动现象明显，并且振动幅度随之增加，需要有效控制轿厢质量；增加曳引钢丝绳直径，能起到控制振动的效果，电梯振动幅度随之减小；改变电梯的顶层高度对减少振动影响不大。由此可知，为了减少振动频率，应适当调整最大加速度以及加速度变化率等参数。
3.2电气故障引起的振动
电梯运行振动特性分析与应对方法之二是电气故障引起的振动。电梯电气控制生态系统产生的振动，电梯限速测速反馈装置工作出现异常未能及时有效反馈曳引机的转动速度数值，其它不确定信号干扰使控制电路的信号出现不精准，电梯一体化控制处理器对传输信号的不正确反馈信息作出错误的指令，直接使电梯在升降运行过程中产生各种不确定的振动问题。处理措施：对电梯限速测速反馈装置与曳引机轴的同心度进行适当的调整，对接地线路一律采用专用屏蔽线，避免出现不同方位的干扰造成测速信号偏差，确保电梯安全运行状态不受任何不明信号干扰影响。当编码器安装不正确时，未使用专用屏蔽线和接地处理，编码器很容易出现故障。处理措施：对编码器或电梯限速装置进行更换，使反馈信号达到符合标准，并确保编码器可靠接地。
结语
综上所述，(1)电梯半载时拥有最好的振动特性。如果要进行现场电梯舒适感调试，应该在电梯处于半载状态下进行。(2)振动特性试验很好验证了仿真模型的可靠性，模型具有代表性和应用价值。(3)优化电梯舒适感策略主要从提高系统的总体刚度，优化加速度和加速度变化率的取值组合，提高轿厢侧总质量等方面入手，具有很好的工程指导意义。
参考文献
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